陶淵卿，呂麗珍，沙恩典，錢建坤，劉文曄

（1.浙江輕機(jī)實(shí)業(yè)有限公司，浙江 杭州 3 1 1 4 0 1；2.杭州龍山化工有限公司，浙江 杭州 3 1 1 2 2 8）

雙級推料離心機(jī)用于氯化銨脫液的參數(shù)設(shè)計(jì)

陶淵卿1，呂麗珍1，沙恩典1，錢建坤2，劉文曄2

（1.浙江輕機(jī)實(shí)業(yè)有限公司，浙江 杭州 3 1 1 4 0 1；2.杭州龍山化工有限公司，浙江 杭州 3 1 1 2 2 8）

通過對氯化銨物料特性的研究，針對氯化銨物料特性的變化，進(jìn)行了離心機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)及部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，從而使雙級推料離心機(jī)能滿足氯化銨不同物料特性的應(yīng)用。

離心機(jī)；氯化銨；加速盤；轉(zhuǎn)速；篩網(wǎng)

P系列雙級推料離心機(jī)是一種能夠連續(xù)生產(chǎn)的高效分離設(shè)備，主要應(yīng)用于固體含量較高的懸浮液固液分離。如何根據(jù)物料的特性正確選擇離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)對物料的分離效果將起到關(guān)鍵作用。

雙級推料離心機(jī)在氯化銨脫液上已得到廣泛的應(yīng)用，由于其具有產(chǎn)量高、分離后固體殘余含濕率低的優(yōu)點(diǎn)，在氯化銨脫液這一操作單元上正逐漸替代單級推料離心機(jī)。

但是由于各純堿廠生產(chǎn)的氯化銨工藝參數(shù)不同，導(dǎo)致氯化銨懸浮液的固液比、顆粒大小具有一定的差異。而固液比、顆粒的大小等參數(shù)是雙級推料離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)選擇的重要依據(jù)。本文對A化工廠生產(chǎn)的氯化銨物料特性展開研究，就如何選擇適合該物料特性的離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)，及如何對離心機(jī)結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整進(jìn)行論述。

1 氯化銨的生產(chǎn)工藝

聯(lián)合制堿工藝采用以氨、合成氨生產(chǎn)中的副產(chǎn)品二氧化碳為原料，通過一次碳化、二次吸氨、固體加鹽的循環(huán)，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨，其主要反應(yīng)方程式為：

氯化銨生產(chǎn)的工藝流程如下：

在各聯(lián)堿廠生產(chǎn)氯化銨的過程中，雖然工藝流程基本相同，但由于受到某些條件的限制，工藝參數(shù)會(huì)有些區(qū)別，因此進(jìn)入離心機(jī)分離前氯化銨懸浮液的固液比、氯化銨結(jié)晶的顆粒大小會(huì)不一樣，從而導(dǎo)致氯化銨通過離心機(jī)分離后的效果也差異很大。

2 P系列雙級推料離心機(jī)在氯化銨脫液上的應(yīng)用

2.1 離心機(jī)的工作原理

圖1 雙級推料離心機(jī)的工作原理

P系列雙級推料離心機(jī)是一種連續(xù)操作過濾式離心機(jī)（見圖1），氯化銨懸浮液由進(jìn)口A通過進(jìn)料管1連續(xù)地供入離心機(jī)，并由進(jìn)料分配器2將物料均勻地分布到第一級轉(zhuǎn)鼓3上。通過篩網(wǎng)，大部分的液體在這里得到過濾，并由液體收集罩匯集，經(jīng)罩殼液體出口C、D、E、F排出并收集。固體部分沉積在篩網(wǎng)上形成濾餅，在既旋轉(zhuǎn)又往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第一級轉(zhuǎn)鼓3的作用下，濾餅逐漸被推到第二級轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)，使得濾餅在篩網(wǎng)上的位置結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并獲得更大的離心力。分離后的氯化銨在推料力的作用下，從罩殼的固體收集腔5經(jīng)出口G排出機(jī)外。

2.2 離心機(jī)在氯化銨脫液上的參數(shù)選擇

我公司P系列雙級推料離心機(jī)在氯化銨生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用，一般氯化銨懸浮液的固液比在5 0%左右，顆粒大小及分布如圖2，按我公司在氯化銨上的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計(jì)，P 8 5的產(chǎn)量能達(dá)2 7～2 8 t／h，氯化銨的固體殘余含濕率＜6.5%。若適當(dāng)降低產(chǎn)量，氯化銨的固體殘余含濕率能夠達(dá)到＜6%。

圖2 氯化銨顆粒大小及分布

但是，由于各堿廠生產(chǎn)的工藝參數(shù)不同，氯化銨的物料狀況也不一樣，因此在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮物料的特性，并做出相應(yīng)的調(diào)整。

在實(shí)際應(yīng)用中A公司提供的氯化銨物料參數(shù)為：固液比為8 0%，顆粒大小及分布見圖3。

圖3 A公司的氯化銨顆粒大小及分布

根據(jù)提供的氯化銨工藝參數(shù)，在設(shè)計(jì)離心機(jī)參數(shù)時(shí)選擇篩網(wǎng)參數(shù)為：第一級0.1 2 mm，第二級0.1 8mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為：1 0 1 1r／m i n。

在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)分離效果達(dá)不到要求，不但產(chǎn)量低，殘余含濕率高達(dá)1 2%。通過取樣對氯化銨進(jìn)行物料特性分析，從進(jìn)料管用量筒取氯化銨懸浮液自然沉降1h，顆粒未完全沉降。取氯化銨懸浮液在T G 1 6－WS試管離心機(jī)上進(jìn)行沉降分離，在1 0 0 0 0分離因數(shù)下分離6 0m i n，顆粒達(dá)到完全沉降狀態(tài)，固液比（體積比）只有3 0%。氯化銨顆粒經(jīng)W i n n e r 2 1 1 6激光粒度儀檢測，其顆粒大小及分布見圖4。

圖4 激光粒度儀檢測氯化銨顆粒大小及分布

在此物料參數(shù)下，要滿足氯化銨分離后的殘余含濕率＜7%，必須對離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.1 篩網(wǎng)間隙的調(diào)整

雙級推料離心機(jī)篩網(wǎng)的作用主要是截留固體顆粒，而讓母液從篩網(wǎng)的間隙中穿透過去，以達(dá)到過濾分離的目的。而當(dāng)懸浮液的固液比太低，由于受篩網(wǎng)過濾面積的限制，導(dǎo)致液體在離心機(jī)分離區(qū)域內(nèi)來不及從篩網(wǎng)的縫隙中排出，造成拉稀現(xiàn)象或分離后固體的殘余含濕率偏高。根據(jù)顆粒分布圖4，同時(shí)考慮到母液中的含固量的要求，將篩網(wǎng)間隙調(diào)整為：第一級0.1 8mm，第二級0.2 0mm。通過對篩網(wǎng)間隙的調(diào)整，氯化銨懸浮液經(jīng)離心機(jī)分離后的殘余含濕率降為9.5%。

2.2.2 離心機(jī)轉(zhuǎn)速及推料次數(shù)的調(diào)整

同時(shí)我們又通過變頻對轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速及推料次數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，在推料次數(shù)不變的情況下，對轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的分離效果見表1 。

表1 離心機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整后的參數(shù)（一）

接著我們又通過變頻，將推料次數(shù)調(diào)整至6 7次／m i n，在此推料次數(shù)下，又對轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的分離效果見表2。

表2 離心機(jī)推料次數(shù)調(diào)整后的參數(shù)（二）

從表1可以得出轉(zhuǎn)速的變化對固體的殘余含濕率有明顯的影響，隨著轉(zhuǎn)速的提高，殘余含濕率隨之降低；從表2可以得出物料在這種情況下，推料次數(shù)的變化對殘余含濕率的影響并不明顯。通過對表1、表2的分析，我們決定將轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速調(diào)整為1 3 2 8轉(zhuǎn)／m i n，而推料次數(shù)保持不變。

2.2.3 離心機(jī)加速盤的調(diào)整

經(jīng)過對篩網(wǎng)及轉(zhuǎn)速的調(diào)整，氯化銨的殘余含濕率降到了7.8%，此時(shí)產(chǎn)量在2 0t／h左右，但殘余含濕率還沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)＜7%的要求。

通過進(jìn)一步的分析，我們認(rèn)為是由于濾餅比阻過大導(dǎo)致殘余含濕率偏高。我們知道，濾餅在形成開始時(shí)就是動(dòng)態(tài)的多孔介質(zhì)，同時(shí)濾餅還在不斷的變形，其原因首先是流體要給顆粒以作用力，尤其是拖拽力，使顆粒在濾餅中發(fā)生位移，其次是沉積到濾餅上的顆粒具有動(dòng)能，該動(dòng)能可以轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?，給已形成的濾餅以壓縮力，造成孔隙率的降低，濾餅比阻的增大。由上所述，我們要減小液體對顆粒的作用力以及顆粒相對濾餅的動(dòng)能，就必須對懸浮液進(jìn)行加速，使懸浮液的線速度接近轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的線速度。

從牛頓第二定律得知：

，因此無論是液體對顆粒的作用力還是顆粒對濾餅的壓力大小都取決于懸浮液到達(dá)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁時(shí)的線速度與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁線速度的差值。差值越小，顆粒在濾餅中發(fā)生的位移量越小，顆粒對濾餅的壓力也就越小，因此濾餅的孔隙率就會(huì)相對較大。

基于以上分析，我們采用了離心加速盤。希望通過離心加速盤對氯化銨懸浮液的加速，來達(dá)到增大濾餅孔隙率的效果，以期達(dá)到降低氯化銨固體殘余含濕率的目的。通過更換離心加速盤，在保持產(chǎn)量2 0t／h的情況下，氯化銨固體殘余含濕率降至＜6.5%，滿足了用戶的要求。

3 結(jié) 論

在雙級推料離心機(jī)的固液分離中，對分離物料的顆粒大小及分布、固液比和物料的黏度都有一定的要求。否則對分離的效果會(huì)產(chǎn)生重大的影響，甚至于造成不能分離。但是在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)由于物料參數(shù)較難改變，我們可以通過對物料的分析，針對物料的具體情況，通過對離心機(jī)參數(shù)的改變及結(jié)構(gòu)的改變來滿足物料的分離，充分達(dá)到用戶的要求。

［1］ 史素琴.氯化銨干燥工藝路線和主要設(shè)備的選擇［J］.純堿工業(yè)，2 0 0 9（5）

［2］ 羅茜，徐新陽.關(guān)于過濾理論與濾餅可壓縮性的探討—第二部分：濾餅的可壓縮性及比阻［J］.過濾與分離，1 9 9 9（2）

T Q 0 5 1.8

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 4－2 7－0 3

2 0 1 2－0 6－1 1

陶淵卿（1 9 6 2—），工程師，任職于浙江輕機(jī)實(shí)業(yè)有限公司，主要從事分離機(jī)械的開發(fā)及應(yīng)用。